CN111525819B - 一种逆变器、逆变器与变压器的互连系统和箱式变电站 - Google Patents
一种逆变器、逆变器与变压器的互连系统和箱式变电站 Download PDFInfo
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Abstract
本申请实施例提供一种逆变器、逆变器与变压器的互连系统和箱式变电站,涉及光伏发电技术领域,能够在不大幅度提高逆变器的冷却成本的前提下,增强对逆变器的防护效果,延长逆变器的使用寿命。逆变器包括逆变器壳体、逆变器电路、第一进液口和第一出液口;逆变器壳体的内部设有电感液冷腔;逆变器电路设置于逆变器壳体内,逆变器电路包括至少一个电感,至少一个电感设置于电感液冷腔内;第一进液口设置于逆变器壳体上,第一进液口用于将电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通;第一出液口设置于逆变器壳体上,第一出液口用于将电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通。本申请实施例提供的逆变器用于将直流电转换成交流电。
Description
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域,尤其涉及一种逆变器、逆变器与变压器的互连系统和箱式变电站。
背景技术
在光伏发电系统中,逆变器用于将光伏板产生的低压直流电转换成低压交流电,其寿命和可靠性对光伏发电系统的寿命和可靠性起到了至关重要的作用。
逆变器包括壳体和逆变器电路。为了对逆变器进行防湿防尘保护,同时为了快速冷却逆变器内的发热器件,逆壳体的内部腔室被隔板分隔为密闭的电气腔和开放的风冷腔,逆变器电路中发热量较少的电子设备安装于电气腔内,电感等发热量大的电子设备安装于风冷腔内,并在风冷腔内设置风扇来进行直通风散热。直通风散热的户外防护差,电感长期处于室外环境中,寿命和可靠性较低。为了避免此问题,可以采用液浸式散热方式对电感等发热器件进行冷却,液浸式散热方式的冷却效率高,且冷却液为绝缘液,对逆变器的防护效果好。但是,由于液浸式散热方式所需的配套设备较多,且冷却液价格较高,因此大幅度提升了冷却成本。
发明内容
本申请的实施例提供一种逆变器、逆变器与变压器的互连系统和箱式变电站,能够在不大幅度提高逆变器的冷却成本的前提下,增强对逆变器的防护效果,延长逆变器的使用寿命,提高逆变器的可靠性。
为达到上述目的,本申请的实施例采用如下技术方案:
第一方面,本申请一些实施例提供一种逆变器,该逆变器包括逆变器壳体、逆变器电路、第一进液口和第一出液口;逆变器壳体的内部设有电感液冷腔,该电感液冷腔用于容纳冷却液,以通过该冷却液与电感液冷腔内的电感进行热交换来冷却该电感;逆变器电路设置于逆变器壳体内,逆变器电路包括至少一个电感,该至少一个电感设置于电感液冷腔内;第一进液口设置于逆变器壳体上,该第一进液口用于将电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通,以将变压器液冷腔内的冷却液引入电感液冷腔内;第一出液口设置于电感液冷腔所处的逆变器壳体上,该第一出液口用于将电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通,以将电感液冷腔内与至少一个电感热交换后的冷却液排出至变压器液冷腔。
在将本申请实施例提供的逆变器的第一进液口和第一出液口与变压器的变压器液冷腔连通之后,变压器作为逆变器的供油源,将变压器液冷腔内的冷却液由第一进液口排入电感液冷腔,以与电感液冷腔中的电感进行热交换,与电感热交换后形成的温度较高的冷却液由第一出液口返回至变压器液冷腔内,返回至变压器液冷腔内的冷却液进一步通过变压器的散热器进行散热处理。由此采用液浸式散热方式对逆变器内的电感进行了冷却,相比于直通风冷却,液浸式冷却的效率较高,因此可以提高电感的冷却效率。同时,由于变压器的变压器液冷腔内的冷却液为绝缘液,因此能够提高逆变器的防护效果。而且,变压器不仅作为逆变器的供液源,还采用自身的散热器对逆变器内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理,因此无需给逆变器配备独立的供液源和散热器,从而使得冷却成本增加较小或者节省了冷却成本。
可选地,第一进液口设置于电感液冷腔的底部所处的逆变器壳体上,第一出液口设置于电感液冷腔的顶部所处的逆变器壳体上。这样一来,在将本申请实施例提供的逆变器的第一进液口和第一出液口与变压器的变压器液冷腔连通之后,变压器将其内的冷却液由电感液冷腔的底部排入电感液冷腔,与电感液冷腔中的电感热交换后的冷却液由电感液冷腔的顶部返回至变压器液冷腔内,冷却液流动的路径贯穿整个电感液冷腔,因此能够对电感液冷腔内的所有发热器件进行冷却。
可选地,逆变器壳体内部还设有电气腔和导热隔板,电气腔与电感液冷腔通过该导热隔板隔开,导热隔板上设有开口;逆变器还包括散热翅片,该散热翅片设置于电感液冷腔内,散热翅片密封盖设于导热隔板的开口处;逆变器电路还包括晶体管,晶体管设置于电气腔内,且晶体管的散热端穿过开口与晶体管导热接触。这样一来,晶体管工作时产生的热量可以传导至散热翅片,并进一步通过电感液冷腔内的冷却液带走。由此,通过液浸式冷却方式冷却了晶体管的散热器,有利于提高晶体管的冷却效率。
可选地,逆变器还包括电感散热器;该电感散热器与逆变器壳体连接,电感散热器用于冷却电感液冷腔内与至少一个电感热交换后的冷却液。这样,在采用变压器的散热器对电感液冷腔内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理的同时,可以通过电感散热器对电感液冷腔内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理,由此能够提高电感液冷腔内温度较高的冷却液的散热效率,提高电感的冷却效率。
可选地,电感散热器包括但不限于油浸自冷式(ONAN)散热器、油浸风冷式(ONAF)散热器、强迫油循环风冷式(OFAF)散热器或者强迫导向油循环风冷式(ODAF)散热器。
可选地,逆变器还包括第一空气平衡口;该第一空气平衡口设置于逆变器壳体上,且第一空气平衡口位于第一进液口和第一出液口的上方,第一空气平衡口用于将电感液冷腔与变压器液冷腔内冷却液的上方空气空间连通。这样一来,在将第一空气平衡口与变压器液冷腔内冷却液的上方空气空间连通之后,可以采用第一空气平衡口来平衡电感液冷腔与变压器液冷腔之间的气压,以使得进入电感液冷腔内冷却液的液位与变压器液冷腔内冷却液的液位相同,这样,可以采用一套液位检测装置同时检测电感液冷腔和变压器液冷腔中的液位,因此能够进一步减少逆变器的冷却成本。
第二方面,本申请一些实施例提供一种逆变器,该逆变器包括逆变器壳体、逆变器电路、第一冷却液连通口和电感散热器;逆变器壳体的内部设有电感液冷腔,电感液冷腔用于容纳冷却液,以通过冷却液与电感液冷腔内的电感进行热交换来冷却电感;逆变器电路设置于逆变器壳体内,且逆变器电路包括至少一个电感,该至少一个电感设置于电感液冷腔内;第一冷却液连通口设置于逆变器壳体上,该第一冷却液连通口用于将电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通,以将变压器液冷腔内的冷却液引入电感液冷腔内;电感散热器与逆变器壳体连接,电感散热器用于冷却电感液冷腔内与至少一个电感热交换后的冷却液。
在将本申请实施例提供的逆变器的第一冷却液连通口与变压器的变压器液冷腔连通之后,变压器作为逆变器的供油源,将变压器液冷腔内的冷却液由第一冷却液连通口排入电感液冷腔,进入电感液冷腔内的冷却液可以与电感热进行交换,与电感热交换后形成的温度较高的冷却液可以采用电感散热器进行散热处理,由此采用液浸式散热方式对逆变器内电感进行了冷却,以提高电感的冷却效率和防护效果,且逆变器以变压器作为供液源,因此无需给逆变器配备独立的供液源,从而使得冷却成本增加较小。
可选地,逆变器壳体内部还设有电气腔和导热隔板,电气腔与电感液冷腔通过该导热隔板隔开,导热隔板上设有开口;逆变器还包括散热翅片,该散热翅片设置于电感液冷腔内,散热翅片密封盖设于导热隔板的开口处;逆变器电路还包括晶体管,晶体管设置于电气腔内,且晶体管的散热端穿过开口与晶体管导热接触。这样一来,晶体管工作时产生的热量可以传导至散热翅片,并进一步通过电感液冷腔内的冷却液带走。由此,通过液浸式冷却方式冷却了晶体管的散热器,有利于提高晶体管的冷却效率。
可选地,逆变器还包括第一空气平衡口,第一空气平衡口设置于逆变器壳体上,且该第一空气平衡口位于第一冷却液连通口的上方,第一空气平衡口用于将述电感液冷腔与变压器液冷腔内冷却液的上方空气空间连通。这样一来,在将第一空气平衡口与变压器液冷腔内冷却液的上方空气空间连通之后,可以采用第一空气平衡口来平衡电感液冷腔与变压器液冷腔之间的气压,以使得进入电感液冷腔内冷却液的液位与变压器液冷腔内冷却液的液位相同,这样,可以采用一套液位检测装置同时检测电感液冷腔和变压器液冷腔中的液位,因此能够进一步减少逆变器的冷却成本。
第三方面,本申请一些实施例提供一种逆变器与变压器的互连系统,该互连系统包括逆变器、变压器、第一连接管道和第二连接管道;逆变器为第一方面的任一技术方案所述的逆变器;变压器包括变压器壳体、变压器本体和散热器,变压器壳体围成变压器液冷腔,变压器液冷腔内储存有绝缘的冷却液,变压器本体设置于该变压器液冷腔内并浸入冷却液中,散热器与变压器壳体连接,散热器用于冷却变压器液冷腔内的冷却液,变压器壳体上设有第二出液口和第二进液口;第一连接管道连接于第二出液口与逆变器的第一进液口之间,第一连接管道用于将第二出液口排出的冷却液由第一进液口导入逆变器的电感液冷腔;第二连接管道连接于所述第二进液口与逆变器的第一出液口之间,该第二连接管道用于将第一出液口排出的冷却液导入变压器液冷腔。
本申请实施例提供的逆变器与变压器的互连系统中,将变压器的变压器液冷腔的底部的冷液引入电感液冷腔,以与电感液冷腔中的电感进行热交换,与电感热交换后形成的温度较高的冷却液由第一出液口返回至变压器液冷腔内,返回至变压器液冷腔内的冷却液进一步通过变压器的散热器进行散热处理。由此采用液浸式散热方式对逆变器内的电感进行了冷却,相比于直通风冷却,液浸式冷却的效率较高,因此可以提高电感的冷却效率。同时,由于变压器的变压器液冷腔内的冷却液为绝缘液,因此能够提高逆变器的防护效果。而且,变压器不仅作为逆变器的供液源,还采用自身的散热器对逆变器内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理,因此无需给逆变器配备独立的供液源和散热器,从而使得冷却成本增加较小或者节省了冷却成本。
可选地,散热器的进液口与变压器液冷腔的顶部所处的变压器壳体连接,散热器的出液口与变压器液冷腔的底部所处的变压器壳体连接;第二出液口设置于变压器液冷腔的底部所处的变压器壳体上,第二进液口设置于变压器液冷腔的顶部所处的变压器壳体上。这样一来,散热器冷却产生的温度较低的冷却液排入变压器液冷腔的底部,这部分冷却液中的一部分未与变压器本体热交换,而直接由第二出液口排出至电感液冷腔,与电感热交换后形成的温度较高的冷却液返回至变压器液冷腔的顶部,该部分冷却液未与变压器本体热交换,而直接由散热器的进液口返回散热器。由此,通过散热器直接对电感液冷腔内的冷却液进行了冷却处理,从而能够提高电感的冷却效率。
可选地,变压器壳体上连接散热器的进液口的位置位于第二进液口的下方,变压器壳体上连接散热器的出液口的位置位于第二出液口的上方。这样一来,经散热器冷却后的冷却液在进入变压器液冷腔内之后,因温度较低而产生沉降,在沉降的过程中,由第二出液口进入到逆变器的电感液冷腔内,以冷却电感。与电感热交换形成的温度较高的冷却液在经第二进液口排入变压器液冷腔之后,由于电感产生的热量小于变压器主体产生的热量,因此进入变压器液冷腔的温度较高的冷却液因温度相对较低而产生沉降,并在沉降的过程中由散热器的进液口进入散热器进行冷却。由此尽可能地采用散热器直接对电感液冷腔内的冷却液进行冷却处理,从而能够提高电感的冷却效率。
可选地,第一连接管道的一端与第二出液口连接,另一端向下倾斜并与第一进液口连接。这样一来,变压器液冷腔内的冷却液能够在变压器液冷腔与电感液冷腔之间的压差作用下流入电感液冷腔内,此结构简单,成本较低。
可选地,第一连接管道包括第一连接管道主体和串接于该第一连接管道主体内的第一液泵。这样一来,第一连接管道可以通过第一液泵驱动变压器液冷腔内的冷却液进入电感液冷腔,此结构简单,且流速较大,因此能够提高电感的冷却效率。
可选地,第二连接管道的一端与第一出液口连接,另一端向下倾斜并与第二进液口连接。这样一来,电感液冷腔内的温度较高的冷却液能够在变压器液冷腔与电感液冷腔之间的压差作用下返回至变压器液冷腔内,此结构简单,成本较低。
可选地,第二连接管道包括第二连接管道主体和串接于该第二连接管道主体内的第二液泵。这样一来,第二连接管道可以通过第二液泵驱动电感液冷腔内的温度较高的冷却液进入变压器液冷腔,此结构简单,且流速较大,因此能够提高电感的冷却效率。
可选地,逆变器包括第一空气平衡口,第一空气平衡口设置于逆变器壳体上,且第一空气平衡口位于第一进液口和第一出液口的上方;变压器壳体上设有第二空气平衡口,第二空气平衡口位于变压器液冷腔内冷却液的上方;逆变器与变压器的互连系统还包括空气连接管道;空气连接管道连接于第一空气平衡口与第二空气平衡口之间。这样一来,可以采用空气连接管道来平衡电感液冷腔与变压器液冷腔之间的气压,以使得进入电感液冷腔内冷却液的液位与变压器液冷腔内冷却液的液位相同,这样,可以采用一套液位检测装置同时检测电感液冷腔和变压器液冷腔中的液位,因此能够进一步减少逆变器的冷却成本。
第四方面,本申请一些实施例提供一种逆变器与变压器的互连系统,该互连系统包括逆变器、变压器和冷却液连接管道;逆变器为第二方面的任一技术方案所述的逆变器;变压器包括变压器壳体、变压器本体和散热器,变压器壳体围成变压器液冷腔,变压器液冷腔内储存有绝缘的冷却液,变压器本体设置于变压器液冷腔内并浸入冷却液中,散热器与变压器壳体连接,散热器用于冷却变压器液冷腔内的冷却液,冷却液所处的变压器壳体上设有第二冷却液连通口;冷却液连接管道连接于第二冷却液连通口与逆变器的第一冷却液连通口之间,该冷却液连接管道用于将第二冷却液连通口排出的冷却液引入逆变器的电感液冷腔内。
本申请实施例提供的逆变器与变压器的互连系统中,变压器作为逆变器的供油源,将变压器液冷腔内的冷却液由第一冷却液连通口排入电感液冷腔,进入电感液冷腔内的冷却液可以与电感热进行交换,与电感热交换后形成的温度较高的冷却液可以采用电感散热器进行散热处理,由此采用液浸式散热方式对逆变器内电感进行了冷却,以提高电感的冷却效率和防护效果,且逆变器以变压器作为供液源,因此无需给逆变器配备独立的供液源,从而使得冷却成本增加较小。
可选地,逆变器包括第一空气平衡口,该第一空气平衡口设置于逆变器壳体上,且第一空气平衡口位于第一冷却液连通口的上方;变压器壳体上设有第二空气平衡口,第二空气平衡口位于变压器液冷腔内冷却液的上方;逆变器与变压器的互连系统还包括空气连接管道,该空气连接管道连接于第一空气平衡口与第二空气平衡口之间。这样一来,可以采用空气连接管道来平衡电感液冷腔与变压器液冷腔之间的气压,以使得进入电感液冷腔内冷却液的液位与变压器液冷腔内冷却液的液位相同,这样,可以采用一套液位检测装置同时检测电感液冷腔和变压器液冷腔中的液位,因此能够进一步减少逆变器的冷却成本。
可选地,第二冷却液连通口靠近第二空气平衡口设置,第一冷却液连通口靠近第一空气平衡口设置。这样一来,可以通过冷却液连接管道连通电感液冷腔内温度最高的冷却液所处区域与变压器液冷腔内温度最高的冷却液所处区域,以便于采用一套温度检测装置同时检测电感液冷腔和变压器液冷腔中冷却液的最高温度,因此能够进一步减少逆变器的冷却成本。
可选地,冷却液为矿物油、硅油、酯油或者氟化物。
第五方面,本申请一些实施例提供一种箱式变电站,该箱式变电站包括箱体和如上第三方面和第四方面中任一技术方案所述的逆变器与变压器的互连系统,该逆变器与变压器的互连系统安装于箱体内。
由于在本申请实施例的箱式变电站中使用的逆变器与变压器的互连系统与上述第三方面和第四方面中任一技术方案所述的逆变器与变压器的互连系统相同,因此二者能够解决相同的技术问题,并达到相同的预期效果。
附图说明
图1为本申请一些实施例提供的光伏发电系统的系统图;
图2为本申请一些实施例提供的变压器的结构示意图;
图3为图2所示变压器的内部结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的箱式变电站的结构示意图;
图5为本申请一些实施例提供的逆变器与变压器的互连系统的结构示意图;
图6为图5所示逆变器与变压器的互连系统中逆变器的内部结构示意图;
图7为图5所示逆变器与变压器的互连系统的内部结构示意图;
图8为本申请又一些实施例提供的逆变器与变压器的互连系统的内部结构示意图;
图9为本申请又一些实施例提供的逆变器与变压器的互连系统的内部结构示意图;
图10为本申请另一些实施例提供的逆变器与变压器的互连系统的结构示意图;
图11为图10所示逆变器与变压器的互连系统中逆变器的内部结构示意图;
图12为图11所示逆变器沿A-A截面的截面结构示意图;
图13为图10所示逆变器与变压器的互连系统的内部结构示意图;
图14为图11所示逆变器在由变压器引入冷却液后沿A-A截面的截面结构示意图。
附图标记:
1-箱体;2-逆变器与变压器的互连系统;21-逆变器;211-逆变器壳体;212-逆变器电路;2121-电感;2122-晶体管;213-第一进液口;214-第一出液口;215-电感液冷腔;216-导热隔板;217-电气腔;218-散热翅片;219-电感散热器;220-第一冷却液连通口;210-第一空气平衡口;22-变压器;221-变压器壳体;222-变压器本体;223-散热器;224-变压器液冷腔;225-第二出液口;226-第二进液口;227-第二冷却液连通口;228-第二空气平衡口;23-第一连接管道;231-第一连接管道主体;232-第一液泵;24-第二连接管道;241-第二连接管道主体;242-第二液泵;25-冷却液连接管道;26-空气连接管道;3-低压配电装置;4-中压配电装置。
具体实施方式
在本申请实施例中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本申请实施例中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
图1为本申请一些实施例提供的光伏发电系统的系统图。由图1可知,光伏发电系统除了具有逆变器之外,还具有箱式变电站,该箱式变电站又叫预装式变电站,是一种将变压器、低压配电、中压配电等功能有机地组合在一起,并安装于一个可移动的钢结构箱内的变电站。箱式变电站用于将低压交流电转换成高压交流电,并将高压交流电上传至电网中。
箱式变电站包括变压器。图2为本申请一些实施例提供的变压器的结构示意图,图3为图2所示变压器的内部结构示意图。如图2和图3所示,变压器22包括变压器壳体221、变压器本体222和散热器223。变压器壳体221围成变压器液冷腔224,变压器液冷腔224内储存有绝缘的冷却液,变压器本体222设置于变压器液冷腔224内并浸入冷却液中。散热器223与变压器壳体221连接,该散热器223用于冷却变压器液冷腔224内的冷却液。散热器223包括但不限于油浸自冷式(ONAN)散热器、油浸风冷式(ONAF)散热器、强迫油循环风冷式(OFAF)散热器或者强迫导向油循环风冷式(ODAF)散热器,在此不做具体限定。冷却液包括但不限于矿物油、硅油、酯油和氟化物。
为了在不大幅度提高逆变器的冷却成本的前提下,增强对逆变器的防护效果,逆变器可以集成在箱式变电站的可移动箱体内,并以上述变压器22作为供液源,采用液浸式散热方式进行冷却。这样一来,能够增强逆变器的防护效果,且无需给逆变器单独配套供液系统,因此冷却成本增加较小。另外,相比于变压器的用液量,逆变器内的电感体积较小,所需的冷却液较少,因此只需将变压器内的少量冷却液引入逆变器内即可满足逆变器的冷却条件,因此对变压器的散热影响较小。同时,将逆变器和变压器集成在同一箱体内,逆变器与变压器之间的距离较近,采用很短的铜排即可实现连接,因此能够节省成本,且逆变器和变压器等组成一个整体运往电站,因此安装方便。
根据上述设计思路,本申请提供一种箱式变电站,应用于光伏发电系统。
图4为本申请一些实施例提供的箱式变电站的结构示意图。如图4所示,该箱式变电站包括箱体1以及安装于箱体1内的逆变器与变压器的互连系统2。箱体1可以是集装箱,也可以是活动板房,在此不做具体限定。
图5为本申请一些实施例提供的逆变器与变压器的互连系统2的结构示意图。如图5所示,逆变器与变压器的互连系统2包括逆变器21、变压器22、第一连接管道23和第二连接管道24。
图6为图5所示逆变器与变压器的互连系统2中逆变器21的内部结构示意图。如图6所示,逆变器21包括逆变器壳体211、逆变器电路212、第一进液口213和第一出液口214。逆变器壳体211的内部设有电感液冷腔215,该电感液冷腔215用于容纳冷却液,以通过该冷却液与电感液冷腔215内的电感进行热交换来冷却该电感。逆变器电路212为实现直流电到交流电转换的一整套电路结构,逆变器电路212设置于逆变器壳体211内。逆变器电路212包括至少一个电感2121,该至少一个电感2121设置于电感液冷腔215内。第一进液口213和第一出液口214均设置于逆变器壳体211上。
变压器22为图2和图3所示变压器22。图7为图5所示逆变器与变压器的互连系统2的内部结构示意图。如图5和图7所示,变压器壳体221上设有第二出液口225和第二进液口226。
第一连接管道23连接于第二出液口225与逆变器21的第一进液口213之间,该第一连接管道23能够将第二出液口225排出的冷却液由第一进液口213导入逆变器21的电感液冷腔215。这样一来,变压器液冷腔224内的冷液能够沿第一连接管道23进入电感液冷腔215内,进入电感液冷腔215的冷液在与电感2121热交换后形成温度较高的冷却液,并由第一出液口214排出。
第二连接管道24连接于逆变器21的第一出液口214与第二进液口226之间,该第二连接管道24能够将第一出液口214排出的冷却液导入变压器液冷腔224。这样一来,第一出液口214排出的温度较高的冷却液能够沿第二连接管道24回到变压器液冷腔224内,并借助散热器223对这部分冷却液进行冷却。
这样一来,在逆变器与变压器的互连系统2中,变压器22不仅作为逆变器21的供液源,还采用自身的散热器223对逆变器21内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理,由此在提高电感2121的冷却效率和防护效果的同时,大幅度节省了冷却成本。
逆变器与变压器的互连系统2中,逆变器21的数量可以为一个,也可以为多个,在此不做具体限定。由于变压器22的功率通常较大,逆变器21的功率通常较小,因此,为了避免资源的浪费,通常一个变压器22同时连接多个逆变器21。
逆变器21中,逆变器壳体211内可以仅设置一个电感液冷腔215,也可以设置多个电感液冷腔215,在此不做具体限定。
逆变器21中,逆变器壳体211内可以仅设置一个逆变器电路212,也可以设置多个逆变器电路212,在此不做具体限定。当逆变器壳体211内设置多个逆变器电路212时,也即相当于,多个逆变器21集成为一体,此时,多个逆变器电路212的全部电感2121可以设置于同一电感液冷腔215内。这样一来,就采用同一电感液冷腔215对多个逆变器电路212的全部电感2121进行了冷却。
逆变器21与变压器22可以处于箱体1内的同一间隔室内,也可以分别处于不同的隔室内,在此不做具体限定。
在一些实施例中,如图6所示,第一进液口213设置于电感液冷腔215的底部所处的逆变器壳体上,第一出液口214设置于电感液冷腔215的顶部所处的逆变器壳体上。这样一来,如图7所示,变压器22将其内的冷却液由电感液冷腔215的底部排入电感液冷腔,与电感液冷腔215中的电感2121热交换后形成的温度较高的冷却液由电感液冷腔215的顶部返回至变压器液冷腔224内,冷却液流动的路径贯穿整个电感液冷腔215,因此能够对电感液冷腔215内的所有发热器件进行冷却。
在一些实施例中,如图6所示,逆变器壳体211内部还设有电气腔217和导热隔板216。电气腔217为封闭腔体,导热隔板216由铁、铜或者铝等导热材料制作,电气腔217与电感液冷腔215通过导热隔板216隔开,导热隔板216上设有开口。逆变器21还包括散热翅片218。散热翅片218设置于电感液冷腔215内,散热翅片218密封盖设于导热隔板216的开口处。逆变器电路212还包括晶体管2122。晶体管2122包括但不限于绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT),晶体管2122设置于电气腔217内,且该晶体管2122的散热端穿过开口与晶体管2122导热接触。其中,需要说明的是,晶体管2122的散热端是指晶体管2122上发热量最大且需要通过散热器进行散热处理的一端。
这样一来,晶体管2122工作时产生的热量可以传导至散热翅片218,并进一步通过电感液冷腔215内的冷却液带走。由此,通过液浸式冷却方式冷却了晶体管2122的散热器,有利于提高晶体管2122的冷却效率。
需要说明的是,散热翅片218除了可以设置于电感液冷腔215内以通过冷却液带走热量之外,还可以设置于一个单独的风冷却腔内以通过风冷的方式带走热量,在此不做具体限定。
散热翅片218的数量可以为一个,也可以为多个,在此不做具体限定。
在一些实施例中,如图7所示,散热器223的进液口与变压器液冷腔224的顶部所处的变压器壳体221连接,散热器223的出液口与变压器液冷腔224的底部所处的变压器壳体221连接。这样一来,散热器223对变压器液冷腔224的顶部的冷却液进行冷却,并将冷却后的冷却液排出至变压器液冷腔224的底部,变压器液冷腔224的底部的冷液与变压器本体222热交换后变成温度较高的冷却液上升至变压器液冷腔224的顶部,由此采用液浸式循环冷却方式对变压器本体222进行了冷却。
在一些实施例中,如图7所示,第二出液口225设置于变压器液冷腔224的底部所处的变压器壳体221上,第二进液口226设置于变压器液冷腔224的顶部所处的变压器壳体221上。这样一来,散热器223冷却产生的温度较低的冷却液排入变压器液冷腔224的底部,这部分冷却液中的一部分未与变压器本体222热交换,而直接由第二出液口225排出至电感液冷腔215,与电感热交换后形成的温度较高的冷却液返回至变压器液冷腔224的顶部,该部分冷却液未与变压器本体222热交换,而直接由散热器223的进液口返回散热器。由此,通过散热器223直接对电感液冷腔215内的冷却液进行了冷却处理,从而能够提高电感2121的冷却效率。
在一些实施例中,如图7所示,变压器壳体221上连接散热器223的进液口的位置A位于第二进液口226的下方,变压器壳体221上连接散热器223的出液口的位置B位于第二出液口225的上方。
这样一来,经散热器223冷却后的冷却液在进入变压器液冷腔224内之后,因温度较低而产生沉降,在沉降的过程中,由第二出液口225进入到逆变器21的电感液冷腔215内,以冷却电感2121,与电感2121热交换形成的温度较高的冷却液在经第二进液口226排入变压器液冷腔224之后,由于电感2121产生的热量小于变压器主体222产生的热量,因此进入变压器液冷腔224的温度较高的冷却液因温度相对较低而产生沉降,并在沉降的过程中由散热器223的进液口进入散热器223进行冷却。由此尽可能地采用散热器223直接对电感液冷腔215内的冷却液进行冷却处理,从而能够提高电感2121的冷却效率。
为了使第一连接管道23能够将第二出液口225排出的冷却液由第一进液口213导入逆变器21的电感液冷腔215内。在一些实施例中,第一连接管道23为直管,且该直管沿水平方向延伸,或者第一连接管道23的一端与第二出液口225连接,另一端向下倾斜并与第一进液口213连接。这样一来,变压器液冷腔224内的冷却液能够在变压器液冷腔224与电感液冷腔215之间的压差作用下流入电感液冷腔215内,此结构简单,成本较低。在另一些实施例中,如图8所示,第一连接管道23包括第一连接管道主体231和串接于该第一连接管道主体231内的第一液泵232。这样一来,第一连接管道23可以通过第一液泵232驱动变压器液冷腔224内的冷却液进入电感液冷腔215,此结构简单,且流速较大,因此能够提高电感2121的冷却效率。
同理地,为了使第二连接管道24能够将第一出液口214排出的冷却液由第二进液口226导入变压器22。在一些实施例中,第二连接管道24为直管,且该直管沿水平方向延伸,或者第二连接管道24的一端与第一出液口214连接,另一端向下倾斜并与第二进液口226连接。这样一来,电感液冷腔215内的温度较高的冷却液能够在变压器液冷腔224与电感液冷腔215之间的压差作用下返回至变压器液冷腔224内,此结构简单,成本较低。在另一些实施例中,如图9所示,第二连接管道24包括第二连接管道主体241和串接于该第二连接管道主体241内的第二液泵242。这样一来,第二连接管道24可以通过第二液泵242驱动电感液冷腔215内的温度较高的冷却液进入变压器液冷腔224,此结构简单,且流速较大,因此能够提高电感2121的冷却效率。
在一些实施例中,逆变器21还包括电感散热器(图中未示出)。该电感散热器与逆变器壳体211连接,电感散热器用于冷却电感液冷腔215内与至少一个电感2121热交换后的冷却液。这样,在采用变压器22的散热器223对电感液冷腔215内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理的同时,可以通过电感散热器对电感液冷腔215内换热产生的温度较高的冷却液进行散热处理,由此能够提高电感液冷腔215内温度较高的冷却液的散热效率,提高电感2121的冷却效率。其中,电感散热器包括但不限于油浸自冷式(ONAN)散热器、油浸风冷式(ONAF)散热器、强迫油循环风冷式(OFAF)散热器或者强迫导向油循环风冷式(ODAF)散热器。
在一些实施例中,逆变器21还包括第一空气平衡口(图中未示出)。该第一空气平衡口设置于逆变器壳体211上,且第一空气平衡口位于第一进液口213和第一出液口214的上方。变压器壳体221上设有第二空气平衡口(图中未示出),第二空气平衡口位于变压器液冷腔224内冷却液的上方。逆变器与变压器的互连系统2还包括空气连接管道(图中未示出)。空气连接管道连接于第一空气平衡口与第二空气平衡口之间。
这样一来,可以通过空气连接管道来平衡电感液冷腔215与变压器液冷腔224之间的气压,使得电感液冷腔215内冷却液的液位与变压器液冷腔224内冷却液的液位相同,可以采用一套液位检测装置同时检测电感液冷腔215和变压器液冷腔224中的液位,同时可以采用一套检测装置同时检测电感液冷腔215内空气区域和变压器液冷腔224内空气区域的压力或者瓦斯量,以便于压力释放或者安全保护,因此能够进一步减少逆变器21的冷却成本。
图10为本申请另一些实施例提供的逆变器与变压器的互连系统2的结构示意图。如图10所示,逆变器与变压器的互连系统2包括逆变器21、变压器22、冷却液连接管道25。
图11为图10所示逆变器与变压器的互连系统2中逆变器21的内部结构示意图,图12为图11所示逆变器21沿A-A截面的截面结构示意图。如图11和图12所示,逆变器21包括逆变器壳体211、逆变器电路212、电感散热器219(如图12所示)和第一冷却液连通口220。逆变器壳体211的内部设有电感液冷腔215,电感液冷腔215用于容纳冷却液,以通过冷却液与电感液冷腔215内的电感进行热交换来冷却电感。逆变器电路212为实现直流电到交流电转换的一整套电路结构,逆变器电路212设置于逆变器壳体211内。逆变器电路212包括至少一个电感2121,该至少一个电感2121设置于电感液冷腔215内。如图11所示,第一冷却液连通口220设置于逆变器壳体211上。如图12所示,电感散热器219与逆变器壳体211连接,该电感散热器219用于冷却电感液冷腔215内与至少一个电感2121热交换后的冷却液。其中,电感散热器219包括但不限于油浸自冷式(ONAN)散热器、油浸风冷式(ONAF)散热器、强迫油循环风冷式(OFAF)散热器或者强迫导向油循环风冷式(ODAF)散热器。
变压器22为图2和图3所示变压器22。图13为图10所示逆变器与变压器的互连系统2的内部结构示意图。如图10和图13所示,冷却液所处的变压器壳体221上设有第二冷却液连通口227。
冷却液连接管道25连接于第二冷却液连通口227与逆变器21的第一冷却液连通口220之间,该冷却液连接管道25能够将第二冷却液连通口227排出的冷却液引入逆变器21的电感液冷腔215内。进入电感液冷腔215的冷却液可以在电感液冷腔215和电感散热器219之间进行循环(如图14所示),以冷却电感液冷腔215中的电感。
这样一来,在此逆变器与变压器的互连系统2中,变压器22作为逆变器21的供液源,无需给逆变器21单独设置供液源,由此在提高电感2121的冷却效率和防护效果的同时,冷却成本提升较小。
逆变器与变压器的互连系统2中,逆变器21的数量可以为一个,也可以为多个,在此不做具体限定。由于变压器22的功率通常较大,逆变器21的功率通常较小,因此,为了避免资源的浪费,通常一个变压器22同时连接多个逆变器21。
逆变器21中,逆变器壳体211内可以仅设置一个电感液冷腔215,也可以设置多个电感液冷腔215,在此不做具体限定。
逆变器21中,逆变器壳体211内可以仅设置一个逆变器电路212,也可以设置多个逆变器电路212,在此不做具体限定。当逆变器壳体211内设置多个逆变器电路212时,也即相当于,多个逆变器21集成为一体,此时,多个逆变器电路212的全部电感2121可以设置于同一电感液冷腔215内。这样一来,就采用同一电感液冷腔215对多个逆变器电路212的全部电感2121进行了冷却。
逆变器21与变压器22可以处于箱体1内的同一间隔室内,也可以分别处于不同的隔室内,在此不做具体限定。
在一些实施例中,如图11所示,逆变器壳体211内部还设有电气腔217和导热隔板216。电气腔217为封闭腔体,导热隔板216由铁、铜或者铝等导热材料制作,电气腔217与电感液冷腔215通过导热隔板216隔开,导热隔板216上设有开口。逆变器21还包括散热翅片218。散热翅片218设置于电感液冷腔215内,散热翅片218密封盖设于导热隔板216的开口处。逆变器电路212还包括晶体管2122。晶体管2122包括但不限于绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT),晶体管2122设置于电气腔217内,且该晶体管2122的散热端穿过开口与晶体管2122导热接触。其中,需要说明的是,晶体管2122的散热端是指晶体管2122上发热量最大且需要通过散热器进行散热处理的一端。
这样一来,晶体管2122工作时产生的热量可以传导至散热翅片218,并进一步通过电感液冷腔215内的冷却液带走。由此,通过液浸式冷却方式冷却了晶体管2122的散热器,有利于提高晶体管2122的冷却效率。
需要说明的是,散热翅片218除了可以设置于电感液冷腔215内以通过冷却液带走热量之外,还可以设置于一个单独的风冷却腔内以通过风冷的方式带走热量,在此不做具体限定。
在一些实施例中,如图10和图13所示,逆变器21还包括第一空气平衡口210。该第一空气平衡口210设置于逆变器壳体211上,且第一空气平衡口210位于第一冷却液连通口220的上方。变压器壳体221上设有第二空气平衡口228,该第二空气平衡口228位于变压器液冷腔224内冷却液所占区域的上方。逆变器与变压器的互连系统2还包括空气连接管道26,空气连接管道26连接于第一空气平衡口210与第二空气平衡口228之间。
这样一来,可以通过空气连接管道26来平衡电感液冷腔215与变压器液冷腔224之间的气压,使得电感液冷腔215内冷却液的液位与变压器液冷腔224内冷却液的液位相同,可以采用一套液位检测装置同时检测电感液冷腔215和变压器液冷腔224中的液位,同时可以采用一套检测装置同时检测电感液冷腔215内空气区域和变压器液冷腔224内空气区域的压力或者瓦斯量,以便于压力释放或者安全保护,因此能够进一步减少逆变器21的冷却成本。
在一些实施例中,如图10和图13所示,第二冷却液连通口227靠近第二空气平衡口228设置,第一冷却液连通口220靠近第一空气平衡口210设置。这样一来,可以通过冷却液连接管道25连通电感液冷腔215的温度较高的冷却液区与变压器液冷腔224的温度较高的冷却液区,以便于采用一套温度检测装置同时检测电感液冷腔215和变压器液冷腔224中的温度较高的冷却液温度,以便于对逆变器21进行液温告警或者保护,因此能够进一步减少逆变器21的冷却成本。
在一些实施例中,如图4所示,箱式变电站还包括低压配电装置3和中压配电装置4。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (19)
1.一种逆变器,其特征在于,包括:
逆变器壳体,内部设有电感液冷腔,所述电感液冷腔用于容纳冷却液,以通过所述冷却液与所述电感液冷腔内的电感进行热交换来冷却所述电感;
逆变器电路,设置于所述逆变器壳体内,所述逆变器电路包括至少一个电感,所述至少一个电感设置于所述电感液冷腔内;
第一进液口,设置于所述逆变器壳体上,所述第一进液口用于将所述电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通,以将所述变压器液冷腔内的冷却液引入所述电感液冷腔内;
第一出液口,设置于所述逆变器壳体上,所述第一出液口用于将所述电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通,以将所述电感液冷腔内与所述至少一个电感热交换后的冷却液排出至所述变压器液冷腔。
2.根据权利要求1所述的逆变器,其特征在于,所述第一进液口设置于所述电感液冷腔的底部所处的逆变器壳体上,所述第一出液口设置于所述电感液冷腔的顶部所处的逆变器壳体上。
3.根据权利要求1所述的逆变器,其特征在于,所述逆变器壳体内部还设有电气腔和导热隔板,所述电气腔与所述电感液冷腔通过所述导热隔板隔开,所述导热隔板上设有开口;
所述逆变器还包括:
散热翅片,设置于所述电感液冷腔内,所述散热翅片密封盖设于所述导热隔板的开口处;
所述逆变器电路还包括晶体管,所述晶体管设置于所述电气腔内,且所述晶体管的散热端穿过所述开口与所述晶体管导热接触。
4.根据权利要求1所述的逆变器,其特征在于,所述逆变器还包括:
电感散热器,与所述逆变器壳体连接,所述电感散热器用于冷却所述电感液冷腔内与所述至少一个电感热交换后的冷却液。
5.根据权利要求4所述的逆变器,其特征在于,所述电感散热器为油浸自冷式散热器、油浸风冷式散热器、强迫油循环风冷式散热器或者强迫导向油循环风冷式散热器。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的逆变器,其特征在于,所述逆变器还包括:
第一空气平衡口,设置于所述逆变器壳体上,且所述第一空气平衡口位于所述第一进液口和所述第一出液口的上方,所述第一空气平衡口用于将所述电感液冷腔与所述变压器液冷腔内冷却液的上方空气空间连通。
7.一种逆变器,其特征在于,包括:
逆变器壳体,内部设有电感液冷腔,所述电感液冷腔用于容纳冷却液,以通过所述冷却液与所述电感液冷腔内的电感进行热交换来冷却所述电感;
逆变器电路,设置于所述逆变器壳体内,所述逆变器电路包括至少一个电感,所述至少一个电感设置于所述电感液冷腔内;
第一冷却液连通口,设置于所述逆变器壳体上,所述第一冷却液连通口用于将所述电感液冷腔与变压器的变压器液冷腔连通,以将所述变压器液冷腔内的冷却液引入所述电感液冷腔内;
电感散热器,与所述逆变器壳体连接,所述电感散热器用于冷却所述电感液冷腔内与所述至少一个电感热交换后的冷却液。
8.根据权利要求7所述的逆变器,其特征在于,所述逆变器壳体内部还设有电气腔和导热隔板,所述电气腔与所述电感液冷腔通过所述导热隔板隔开,所述导热隔板上设有开口;
所述逆变器还包括:
散热翅片,设置于所述电感液冷腔内,所述散热翅片密封盖设于所述导热隔板的开口处;
所述逆变器电路还包括晶体管,所述晶体管设置于所述电气腔内,且所述晶体管的散热端穿过所述开口与所述晶体管导热接触。
9.根据权利要求7或8所述的逆变器,其特征在于,还包括:
第一空气平衡口,设置于所述逆变器壳体上,且所述第一空气平衡口位于所述第一冷却液连通口的上方,所述第一空气平衡口用于将所述电感液冷腔与所述变压器液冷腔内冷却液的上方空气空间连通。
10.一种逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,包括:
逆变器,为权利要求1~6中任一项所述的逆变器;
变压器,包括变压器壳体、变压器本体和散热器,所述变压器壳体围成变压器液冷腔,所述变压器液冷腔内储存有绝缘的冷却液,所述变压器本体设置于所述变压器液冷腔内并浸入所述冷却液中,所述散热器与所述变压器壳体连接,所述散热器用于冷却所述变压器液冷腔内的冷却液,所述变压器壳体上设有第二出液口和第二进液口;
第一连接管道,连接于所述第二出液口与所述逆变器的第一进液口之间,所述第一连接管道用于将所述第二出液口排出的冷却液由所述第一进液口导入所述逆变器的电感液冷腔;
第二连接管道,连接于所述第二进液口与所述逆变器的第一出液口之间,所述第二连接管道用于将所述第一出液口排出的冷却液导入所述变压器液冷腔。
11.根据权利要求10所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述散热器的进液口与所述变压器液冷腔的顶部所处的变压器壳体连接,所述散热器的出液口与所述变压器液冷腔的底部所处的变压器壳体连接;
所述第二出液口设置于所述变压器液冷腔的底部所处的变压器壳体上,所述第二进液口设置于所述变压器液冷腔的顶部所处的变压器壳体上。
12.根据权利要求11所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述变压器壳体上连接所述散热器的进液口的位置位于所述第二进液口的下方,所述变压器壳体上连接所述散热器的出液口的位置位于所述第二出液口的上方。
13.根据权利要求10所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述第一连接管道包括第一连接管道主体和串接于所述第一连接管道主体内的第一液泵;
或者,所述第二连接管道包括第二连接管道主体和串接于所述第二连接管道主体内的第二液泵。
14.根据权利要求10所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述逆变器包括第一空气平衡口,所述第一空气平衡口设置于所述逆变器壳体上,且所述第一空气平衡口位于所述第一进液口和所述第一出液口的上方;
所述变压器壳体上设有第二空气平衡口,所述第二空气平衡口位于所述变压器液冷腔内冷却液的上方;
所述逆变器与变压器的互连系统还包括:
空气连接管道,连接于所述第一空气平衡口与所述第二空气平衡口之间。
15.一种逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,包括:
逆变器,为权利要求7~9中任一项所述的逆变器;
变压器,包括变压器壳体、变压器本体和散热器,所述变压器壳体围成变压器液冷腔,所述变压器液冷腔内储存有绝缘的冷却液,所述变压器本体设置于所述变压器液冷腔内并浸入所述冷却液中,所述散热器与所述变压器壳体连接,所述散热器用于冷却所述变压器液冷腔内的冷却液,所述冷却液所处的变压器壳体上设有第二冷却液连通口;
冷却液连接管道,连接于所述第二冷却液连通口与所述逆变器的第一冷却液连通口之间,所述冷却液连接管道用于将所述第二冷却液连通口排出的冷却液引入所述逆变器的电感液冷腔。
16.根据权利要求15所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述逆变器包括第一空气平衡口,所述第一空气平衡口设置于所述逆变器壳体上,且所述第一空气平衡口位于所述第一冷却液连通口的上方;
所述变压器壳体上设有第二空气平衡口,所述第二空气平衡口位于所述变压器液冷腔内冷却液的上方;
所述逆变器与变压器的互连系统还包括:
空气连接管道,连接于所述第一空气平衡口与所述第二空气平衡口之间。
17.根据权利要求16所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述第二冷却液连通口靠近所述第二空气平衡口设置,所述第一冷却液连通口靠近所述第一空气平衡口设置。
18.根据权利要求10~17中任一项所述的逆变器与变压器的互连系统,其特征在于,所述冷却液为矿物油、硅油、酯油或者氟化物。
19.一种箱式变电站,其特征在于,包括箱体和权利要求10~18中任一项所述的逆变器与变压器的互连系统,所述逆变器与变压器的互连系统安装于所述箱体内。
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